高中生生物學概念表征的調查研究

張瑩+李紫虹+胡薇

摘 要 準確表征概念是有效概念教學的標準。自編生物學概念表征調查問卷，對福建省不同等級達標學校學生進行生物學概念表征調查，結果表明：（1）被測全體學生的生物學概念表征總體上處于淺層水平，具體表征、抽象表征和形象表征均未達及格水平，從具體表征到抽象表征再到形象表征，全體學生的表征差異逐漸減小。（2）學生的概念表征水平與其是否具備相關的表征技能有關。（3）具備系統的認知結構與概念表征水平呈顯著正相關。

關鍵詞 生物學概念 概念表征層次 評價指標 概念教學

中圖分類號：G633. 9 文獻標識碼：A

生物學概念是對一類生物學事實，進行抽象、概括而形成的對其本質屬性或特征的反映的思維形式；學生對概念的理解是通過形成恰當的心理表征獲得的。學生對概念的心理表征，就是學生在原有認知結構的基礎上將外部的概念信息以適合自己記憶存儲的形式組織并建構起來的結構和意義。當前，國內關于數學、化學等學科概念表征的研究成果已涉及表征的多樣性、層次性等方面，并指出以表征的廣度和深度為指標來評價學習者的心理表征程度。檢索近年發表的文獻發現，生物學科圍繞“核心概念教學”的研究很多，而從概念表征的角度去研究生物學概念教學還鮮見報道。本文在綜合前人有關概念表征層次研究的基礎上，結合生物學概念特點，提出生物學概念表征層次及其評價指標，并以該指標為依據設計了生物學概念表征問卷，并對不同層次學生進行了生物學概念的問卷調查，以期發現生物學概念表征存在的根本問題，為實施有效概念教學提供依據。

1 研究目的

對不同等級達標學校學生進行生物學概念表征問卷調查，發現學生生物學概念表征存在的問題，為實施有效概念教學提供可操作依據。

2研究對象

研究樣本取自福建省的甲校（省一級達標學校）、乙校（市一級達標學校）、丙校（市二級達標學校），每個學校隨機挑選兩個高二教學平行班的學生進行問卷調查。共計發放問卷323份，回收301份，回收率93.3%，獲得有效問卷共289份（其中甲校103份、乙校97份、丙校89份）。

3 研究材料

3.1 概念表征層次的確定

生物學概念表征可從兩個方面衡量：表征形式與表征層次。任紅艷、李廣洲將化學概念表征劃分為五個層次，本文參考Craig W. Bowen和李廣洲等人的研究結果，依據生物學概念的特點，將生物學概念的心理表征劃分為四個層次：文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征，各表征水平的評價指標見表1。

以該評價指標為依據，以“有氧呼吸”和“分泌蛋白的合成和運輸是細胞的系統功能”這兩個概念為內容，編制生物學概念表征問卷，在被測學校隨機抽取高二年級學生進行問卷調查初測，對結果進行分析處理，并對問卷進行效度、信度和區分度檢驗，再測、調整，最終定稿，用以本次問卷調查。

3.2 概念表征層次細目表 （“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統功能”為例）

從概念心理表征的角度看，要正確理解“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統功能”這一概念，首先，需要準確抽取概念的關鍵詞，如：在細胞內合成、在細胞外起作用、細胞核、細胞膜、核糖體、內質網、高爾基體、囊泡、線粒體、一類蛋白質；其次，必須理解這些關鍵詞的正確含義；進而學會運用已有的認知結構把工作記憶中獨立的、分散的關鍵詞整合起來，理解分泌蛋白的合成與運輸是通過多種細胞結構相互配合來實現的；最后使用生物學用語（包括記號和圖形）將抽象出的概念內涵以外在形式表達出來。“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統功能”概念表征調查問卷細目表見表2。

4 調查結果與分析

4.1 概念表征的調查結果與分析

根據上述概念表征層次及其評價指標，對各學校學生的答題情況評分，所得結果使用Excel整理并通過SPSS21.0軟件進行數據分析，分析結果見表3。

分析表3的統計結果，我們可以發現：（1）各被試學校學生的總平均分均未達及格水平，其中，抽象表征和形象表征得分，甲校學生僅達目標得分的35.27%，說明被試全體學生對該概念的表征總體上處于淺層水平。（2）在四個表征層次上，學生平均得分均呈甲校>乙校>丙校的趨勢，且甲校學生和丙校學生的概念表征在各個層次上均呈顯著差異；在具體表征層次上，乙校與丙校學生的平均得分已無差異；在抽象表征和形象表征層次上，甲校、乙校學生平均得分均顯著高于丙校，但甲校、乙校學生的平均得分已無差異。（3）就標準差而言，在具體表征得分上甲校較乙校、丙校呈現出更大的標準差，說明在這個表征層次，已經出現表征層次的兩極分化。（4）在四個表征層次上，甲校學生標準差最大，乙校和丙校學生標準差相近，說明依次從具體表征到抽象表征再到形象表征，全體學生的表征差異逐漸減小。

4.2 概念的表征形式與表征層次的相關性分析

概念的內部表征主要包括具體表征和抽象表征，如：學生對“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統功能”概念的具體表征、抽象表征與表征形式的相關分析結果見表4、表5。

表4結果顯示：學生對該概念的具體表征與表征形式sig.=0.019<0.05，且相關系數值為0.259，呈顯著相關；表5結果顯示：學生對該概念的抽象表征與表征形式sig.=0.000<0.01，且相關系數值為0.465，呈極顯著相關。

具體表征是對概念中出現的的關鍵字、詞進行有意義轉換，并將其編碼進入工作記憶中的過程。抽象表征是在頭腦中選擇、激活、調用原有認知結構中有關的生物學等學科的抽象概念、 原理和理論，把工作記憶中獨立的、 分散的信息點或信息片段整合起來， 建立聯系， 形成有意義的信息組塊，進而抽象出概念內涵的過程。由此可見，學生對概念關鍵信息的提取、理解以及是否具備能抽象出概念本質內涵的認知結構，顯著影響學生的概念表征。endprint

5小結與建議

分析問卷調查結果，發現不同級別達標學校學生對生物學概念表征存在如下共同問題：

（1）對生物學概念的表征，從具體表征到抽象表征再到形象表征，不同等級達標學校學生的表征差異逐漸減小，總體上，全體被試學生的生物學概念表征處于淺層水平。原因在于學生缺乏概念表征的相關技能，因此，概念教學應按各評價指標內容要求，對學生進行循序漸進的表征訓練，包括提取和理解概念的關鍵信息（關鍵詞等）、運用已有認知結構進行推理等技能。

（2）抽象表征是運用認知結構抽象概念本質內涵的表征過程，它直接關系最終的概念表征。因此，教學應注重運用概念圖，幫助學生建構系統的認知結構，以便學生在抽象表征環節，運用其進行推理，抽象出概念的本質內涵。如：首先，應將其納入“細胞系統”這一核心概念體系中，以確定其概念外延（即細胞）；其次，要讓學生明確“分泌蛋白的合成與運輸”這一生理功能，是由許多細胞結構相互協作共同完成的；再者，運用概念圖，幫助學生建構知識體系，運用“歸納”從生物學事實自下而上形成概念，通過“演繹”從生物學核心概念自上而下的反映生物學事實的本質，完善學生的認知結構。

（3）生物學概念大多介于具體概念與抽象概念之間，往往是抽象的、無形的，難以理解，考慮生物學概念加工涉及語義加工、情境仿真加工、符號加工和概念隱喻等加工機制，因此，生物學概念教學可采用基于概念模型建構的情境教學。如：在觀看“分泌蛋白合成與運輸”的動畫之后，學生從“分泌蛋白合成與運輸”這個生物學事實類原型中發現細胞系統，在這個系統中，“分泌蛋白的合成與運輸”是由許多細胞結構相互配合協同完成的，這些細胞結構包括與蛋白質合成直接相關的細胞器、提供能量的細胞器、運輸蛋白質的細胞器、控制整個合成運輸過程的細胞器和將蛋白分泌出細胞的細胞膜等系統組分，教師可采用板書板畫教學技能，動態呈現“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統功能”這一概念模型，完成概念教學。

參考文獻

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